Что такое магнитный датчик?

Что такое магнитный датчик?

Магнитный датчик — это устройство, которое обнаруживает магнетизм и используется для обнаружения магнетизма и геомагнетизма, создаваемого магнитом или электрическим полем. Магнитные датчики могут определять вектор (величину и направление) магнетизма.

Магнитные датчики можно в целом классифицировать на датчики Холла, использующие элементы Холла, и датчики с магниторезистивными элементами, использующие магниторезистивные элементы (МР). Датчики Холла измеряют напряжение Холла, создаваемое силой Лоренца в вертикальном магнитном потоке на элементе, тогда как датчики МР измеряют омическое сопротивление, создаваемое силой Лоренца в горизонтальном магнитном потоке на элементе.

Применение магнитных датчиков

В последние годы воздушные датчики нашли широкое применение в самых разных областях: от потребительских товаров до промышленного оборудования.
Типичным примером являются смартфоны. Они используются для определения направления в картографических и ориентационных приложениях.

Также в промышленных и исследовательских областях они часто используются для проверки и обнаружения веществ, которые генерируют магнетизм. Примеры целей обнаружения приведены ниже.

• Обнаружение геомагнетизма, генерируемого землей
• Магнитное обнаружение минералов в коренной породе
• Обнаружение биологического магнетизма, генерируемого мышцами и мозгом
• Обнаружение магнитных чернил для предотвращения подделки банкнот
• Магнитное обнаружение используется для неразрушающего контроля конструкций
• Обнаружение магнитного потока, создаваемого электрическими токами

Обнаружение вышеперечисленного может применяться к следующим продуктам

• Компасы
• Датчики вращения и угла
• Датчики магнитного потока для МРТ, использующие биомагнитный поток
• Бесконтактный амперметр

Принцип работы магнитных датчиков

Магнитные датчики определяют магнитные векторы (величину и направление) путем преобразования сил Лоренца, возникающих из-за магнитного потока, в электрические сигналы.
Различные типы магнитных датчиков можно в целом классифицировать на датчики Холла, использующие элементы Холла, и датчики с магниторезистивными элементами, использующие магниторезистивные элементы (МР).

1. Датчики Холла

Датчики Холла обнаруживают магнитные векторы, используя эффект Холла между элементом Холла и перпендикулярным магнитным потоком. Эффект Холла — это явление, при котором электродвижущая сила генерируется под углом 90 градусов к магнитному потоку и току, когда генерируется ток, перпендикулярный магнитному потоку.

2. Датчик МР

Датчики МР обнаруживают магнитные векторы с помощью магниторезистивных элементов, сопротивление которых изменяется, когда они воспринимают магнетизм.
Существует четыре типа магниторезистивных элементов: полупроводниковые магниторезистивные элементы, изомерные магниторезистивные элементы, гигантские магниторезистивные элементы и туннельные магниторезистивные элементы.

Другая информация о магнитных датчиках

1. Магнитные датчики и компас

Компас — это инструмент для определения направления. Постоянные магниты использовались с древних времен, но в последние годы стали популярны электронные компасы, которые используют магнитные датчики вместо постоянных магнитов для расчета направления.

Электронные компасы также встречаются в смартфонах. Их роль в смартфоне включает определение направления с помощью азимутальных приложений и навигацию с помощью картографических приложений.

Большинство картографических приложений используют GPS, но точность определения местоположения GPS составляет всего несколько метров. Поэтому этого недостаточно для навигации. Кроме того, сигналы GPS могут не приниматься в зонах с плохим приемом.

Для решения этих проблем система объединена с электронным компасом для определения азимута и направления движения и компенсации ошибок GPS. Также можно настроить отображение карты так, чтобы направление движения всегда указывало вверх.

Обратите внимание, что поскольку электронный компас вычисляет азимут по слабым геомагнитным полям, он также использует технологию для компенсации эффектов магнитных деталей, таких как динамики.

2. Магнитные датчики и автомобили

Различные датчики используются для реализации систем управления, которые повышают безопасность и комфорт автомобилей, а магнитные датчики имеют преимущества с точки зрения надежности и стоимости. Они в основном используются в следующих приложениях.

• Определение скорости транспортного средства
• Управление частотой вращения двигателя
• ABS (антиблокировочная тормозная система)
• Усилитель руля
• Автомобильная навигация

В последние годы технология автоматизированного вождения привлекает внимание, и технологическое развитие продвигается к реализации с использованием технологии искусственного интеллекта. Хотя все еще есть много вопросов, которые необходимо решить, системы магнитных маркеров привлекают внимание как способ решения этих проблем.

В отличие от полностью автономного автоматического вождения, системы магнитных маркеров являются системами на основе наведения. Это относится к системе поддержки вождения, которая использует магнитные датчики транспортного средства для обнаружения магнитных маркеров, размещенных на дороге, определения текущего местоположения и управления траекторией движения транспортного средства. Были начаты демонстрационные испытания для реализации автоматизированного вождения на маршрутных автобусах.